[发明专利]一种促进细胞黏附的多肽及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料、再生医学与药学技术领域，具体涉及到一种能够显著促进细胞黏附的多肽及其制备方法与应用。

背景技术

细胞与材料的相互作用是生物材料研究中的一个重要的基础研究。细胞黏附于生物材料表面作为细胞对材料的第一步响应，并影响细胞后续的铺展、生长、迁移、凋亡等细胞行为，分为特异性黏附与非特异性黏附。特异性黏附是通过细胞膜上整合素与细胞外基质上的配体发生选择性的结合而实现的。整合素是细胞表面与细胞骨架相结合的一系列跨膜蛋白，它是由α，、β亚基组成的异二聚体。整合素通过胞内细胞骨架与细胞外基质分子的结合从而调控细胞的分化、迁移、凋亡等行为。整合素在多种类型细胞中有表达。

配体可以有多种，其中最常见的配体包含RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)序列。该序列也是细胞外基质上纤维连接蛋白(fibronectin)中的一段序列，是整合素在细胞外基质上可以识别的最小序列。1984年，Pierschbacher和Ruoslahti(Pierschbacher，M.D.；Ruoslahti，E.，1984 Nature，309：30-33)用人工方法合成含有RGDS(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸)的短肽。固定了RGDS的生物材料表面可以促进细胞在其上的黏附、生长和分化。Kessler等认为，环状的带有RGD的多肽比线型的RGD系列多肽在体内更稳定，和整合素的结合活性更高。(Haubner，R.；Schmitt，W.；Holzemann，G.；Goodman，S.L.；Jonczyk，A.；Kessler，H.，1996 J.Am.Chem.Soc.，118：7881-7891)但目前的环状的RGD系列多肽只是与细胞的整合素发生特异性作用，含有环状RGD的试剂的亲和效率仍然有待提高。

细胞在培养板等表面多表现为非特异性黏附。Geiger课题组的研究发现，细胞与外界材料初始接触的过程是受到一层较厚的含透明质酸的细胞外被膜(PCC)所介导的非特异性黏附(Cohen，M.；Joester，D.；Geiger，B.；Addadi，L.，2004 ChemBioChem 5：1393-1399)。PCC在生理条件下荷负电。

带有PCC的细胞与材料初始接触以后才可能实现整合素介导的特异性黏附。可以利用细胞的这一特质，开发出利用与细胞透明质酸外膜带有相反电荷的物质来促进细胞的初始黏附，并强化细胞进一步发生特异性黏附等后续的细胞行为。本发明即利用了这种协同效应。

为了显著诱导细胞在材料表面的黏附，本发明设计了以带有RGD的环五肽作为主体，接上功能化的侧链。通过生理条件下荷正电的侧链来诱导细胞的透明质酸外膜发生细胞的初始非特异性黏附，再通过带有RGD的环五肽来诱导细胞的整合素与多肽的结合，促进细胞的特异性黏附。这样的双重诱导作用可以显著有效地提高细胞的黏附率。功能化的端基，可以使多肽固定在材料表面或进一步连接药物分子。这样的多肽分子，可以在生物材料的表面修饰与整合素靶向药物上可得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可显著高效地诱导细胞黏附、以用于材料改性的含多肽或进一步含有功能基团的多肽连接分子(后面有时也简称为多肽)。

本发明提出的多肽分子包含至少两个部分，一部分可以促进特异性细胞黏附，另外一部分可以促进非特异性细胞黏附。其中，可促进特异性细胞黏附的多肽含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)多肽序列；可促进非特异性细胞黏附的部分为含有荷正电荷的多肽。对于含有多肽的连接分子还包含可以进一步连接其它分子或表面的功能基团。

本发明特别设计了以带有RGD的环五肽作为主体，接上功能化的侧链。通过侧链来诱导细胞的透明质酸外膜发生细胞的初始非特异性黏附，再通过带有RGD的环五肽来诱导细胞的整合素与多肽的结合，促进细胞的特异性黏附。这样的双重诱导作用可以利用两种不同黏附类型之间的协同效应显著有效地提高细胞的黏附率。功能化的端基，可以使多肽固定在材料表面或进一步连接其它分子。这样的多肽适用于诱导并促进大多数细胞的黏附。

作为此类多肽分子的特殊形式，本发明设计了以下化学结构(但并不限于下述具体的化学结构式)，

其中，n为1-20之间的自然数。